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Zahnärztliches Bohrhandstück
Bei zahnärztlichen Bohrhandstücken werden zur Erzielung sehr hoher Drehzahlen des Bohr-od. dgl.
Werkzeuges von etwa 200000 Umdrehungen und mehr pro Minute Turbinenantriebe benutzt, wobei die
Turbine im Kopfteil des in der Regel als Winkelstück ausgebildeten Handstückes angeordnet ist. Das An- triebsmedium für die Turbine, vorzugsweise Druckluft, wird tangential an den trommelartigen Turbinen- läufer herangeführt, der auf seinem Umfang als ebene Platten ausgebildete Turbinenschaufeln in achsparalleler Anordnung aufweist. Die von dem Druckmittelstrom auf die Schaufeln ausgeübte Kraft, die das Drehmoment der Turbine liefert, ist ausser von dem ausnutzbaren Druckgefälle des Antriebsmediums und dessen spezifischem Gewicht insbesondere abhängig von der Grösse der Umlenkung des zugeführten Druck- mittels.
Bei den bekannten Turbinenantrieben lässt sich nur eine verhältnismässig geringe Umlenkung und demzufolge auch nur ein verhältnismässig kleines Drehmoment erzielen. Dies hat zur Folge, dass schon bei sehr geringem Widerstand für das Werkzeug die Drehzahl absinkt, wodurch das Arbeiten für den Zahnarzt erheblich erschwert wird, da das Gefühl für den mit dem Werkzeug auf die zu behandelnde Stelle ausübbaren Druck verlorengeht.
Im Grossturbinenbau sind an sich Volltrommel-Läufer mit peripheren Ausnehmungen der Art bekannt, dass der Druckmittelstrom bis zu 180 umgelenkt wird. Auch ist es bekannt, die Ausnehmungen taschenartig mit nach aussen sich erweiterndem Öffnungsquerschnitt auszubilden. Die Übernahme dieser bekannten Turbinenläufer für den Kleinstturbinenantrieb in zahnärztlichen Bohrhandstücken ist jedoch, abgesehen von der um Zehnerpotenzen unterschiedlichen Dimensionierung, nicht ohne weiteres möglich, zumal der Druckluftstrom noch weitere Aufgaben erfüllen soll, nämlich die Kühlung und Schmierung der die Turbinenwelle tragenden Kugellager, wozu die Druckluft in an sich bekannter Weise mit einem Ölnebel versetzt ist.
Die Beseitigung der geschilderten Mängel unter gleichzeitiger Lösung der weiteren Aufgaben ist bei einem zahnärztlichen Bohrhandstück mit Luftturbinenantrieb für das Werkzeug und beidseitig in Kugellagern gelagertem Turbinenläufer, wobei peripher am Läufer angeordnete Turbinenschaufeln durch den Druckluftstrom tangential beaufschlagt sind und eine axiale Ableitung für die Arbeitsluft aus dem Turbinenraum durch die Kugellager hindurch vorgesehen ist, erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der zylindrische Läufer als Turbinenschaufeln periphere Ausnehmungen aufweist, die aus einer im wesentlichen achsparallelen Fläche und einer vom Druckluftstrom zentral beaufschlagten, derart konkav gebogenen Fläche bestehen, dass ihre Seitenteile im spitzen Winkel zu den Stirnseiten des Läufers stehen, wobei entweder bei Ausnehmungen,
die schmaler als die Breite des Läufers sind, Öffnungen in den beiden Stirnseiten des Läufers angebracht sind oder die konkav gebogene Fläche der Ausnehmungen die Stirnseiten des Läufers schneidet, so dass die Abluft seitlich rückwärts in Richtung der beiderseitigen Kugellager austreten kann. Die konkav gebogene Fläche der Ausnehmungen ist vorteilhafterweise gegenüber der radialen Richtung derart geneigt, dass sie mit der achsparallelen Fläche einen spitzen Winkel bildet.
Durch diese Ausbildung der Schaufeln lässt sich ein Optimum in der Umlenkung des Druckmittelstromes von etwa 120 bis 1500 und damit auch ein Optimum des an den Schaufeln erzeugten Drehmomentes erzielen. Darüber hinaus ist durch die Luftführung eine wirksame Kühlung und Schmierung der Kugellager gesichert.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der nachstehenden Beschreibung der in den Fig. 1-8 teilweise im Schnitt veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Das in Fig. 1 in Ansicht dargestellte, als Winkelstück ausgebildete Bohrhandstück weist einen Kopfteil 1 auf, der die Antriebsturbine mit dem Werkzeug 2 enthält und mit dem abgewinkelten Teil 3 des Schaftes 4 verbunden ist. An den Schaft 4 ist eine Schlauchleitung 5 mit Zuleitungen für Druckluft und Druckwasser mittels. einer Kupplungsvorrichtung 6 angeschlossen.
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lTurbinenläufer 8 ist mittels der Achsstück 9,10 in beidseitig angeordneten Kugellagern 11, 12 gelagert, deren äussere Laufringe 13 bzw. 14 in das Gehäuse 1 abschliessenden Verschlusskappen 15, 16 befestigt sind, während die auf den Achsstücken 9, 10 befestigten inneren Laufringe 17, 18 gegen flanschartige Teile 19, 20 der Achsstück 9, 10 anliegen, wodurch ein fester Abstand der Kugellager vom Turbinenl ufer gegeben ist.
Als Turbinenläufer ist eine Volltrommel vorgesehen, in die taschenartige Ausnehmungen 21 eingearbeitet sind derart, dass der in Achsrichtung sich erstreckende Querschnitt sich radial und axial in Richtung auf den Umfang erweitert, wobei, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, der Querschnitt der Ausnehmung innerhalb der beiden Stirnflächen des Läufers liegt. Die Wandungen der Ausnehmungen werden, wie aus Fig. 3 und 4 hervorgeht, jeweils durch eine im wesentlichen achsparallele Begrenzungsfläche 22 und eine nach einem Kegelmantel gekrümmte Begrenzungsfläche 23 gebildet.
Die beiden Wandungen sind unter einem Winkel von etwa 450 gegeneinander geneigt, während die in Fig. 2 durch die gestrichelte Linie 24 und In Fig. 3 durch die Kurve 24 angedeutete Stossfläche der beiden Wandungen, die den Schaufelgrund bildet, eine etwa kreisbogenförmige Krümmung aufweist.
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Bei den üblichen kleinen Abmessungen des Turbinenläufers, dessen Durchmesser etwa 7-10 mm be- trägt, ist es aus Herstellungsgründen vorteilhaft, Volltrommel-Turbinenläufer zu verwenden und die Aus- nehmungen in dem Läufer in einem spanabnehmenden Arbeitsprozess herzustellen. Es versteht sich indes im Rahmen der Erfindung, dass, sofern es als zweckmässig erscheinen sollte, Schaufeln von entsprechender
Formgebung auf eine Läuferwelle aufgebracht werden können, wobei gleiche oder ähnliche Verhältnisse wie bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen erzielt werden können.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Zahnärztliches Bohrhandstück mit Luftturbinenantrieb für das Werkzeug und beidseitig in Kugel- lagern gelagertem Turbinenläufer, wobei peripher am Läufer angeordnete Turbinenschaufeln durch den
Druckluftstrom tangential beaufschlagt sind und eine axiale Ableitung für die Arbeitsluft aus dem Turbi- nenraum durch die Kugellager hindurch vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Läu- fer als Turbinenschaufeln periphere Ausnehmungen aufweist, die aus einer im wesentlichen achsparalle- len Fläche und einer vom Druckluftstrom zentral beaufschlagten, derart konkav gebogenen Fläche be- stehen, dass ihre Seitenteile im spitzen Winkel zu den Stirnseiten des Läufers stehen, wobei entweder bei
Ausnehmungen, die schmaler als die Breite des Läufers sind,
Öffnungen in den beiden Stirnseiten des Läufers angebracht sind oder die konkav gebogene Fläche der Ausnehmungen die Stirnseiten des Läufers schneidet, so dass die Abluft seitlich rückwärts in Richtung der beiderseitigen Kugellager austreten kann.